Tema 2: Programación orientada a objetos en Java

Programación orientada a objetos en Java
Tema 2: Programación orientada a objetos en Java
1.Clases de objetos
2.Protección de miembros
3.Protección de clases
4.Inicialización y finalización
5.Creación de objetos
6.Trabajando con objetos
7.Relaciones entre objetos
8.Clases anidadas e interiores
9.Autoreferencias
10.Aplicaciones orientadas a objetos
11.Herencia
12.Adición, redefinición y anulación
13.Protección y herencia
14.Herencia múltiple
15.Polimorfismo
16.Ligadura dinámica
17.Información de clases en tiempo de ejecución
18.Otros temas de interés en Java
Programación orientada a objetos en Java
Clases de objetos Las clases de objetos representan conceptos o entidades significativos en un problema determinado. ●Una clase describe las características comunes de un conjunto de objetos, mediante dos elementos:
●
●
●
Atributos (o variables miembro, variables de clase). Describen el estado interno de cada objeto
Operaciones (o métodos, funciones miembro). Describen lo que se puede hacer con el objeto, los servicios que proporciona
Cuenta
Atributos
Operaciones
Nombre de la clase
número: String titular: String saldo: Float
interesAnual: Float
ingreso(cantidad: Floatl)
reintegro(cantidad: Floatl)
ingresoInteresMes()
enRojos(): Boolean
leerSaldo(): Real
Clases de objetos
Programación orientada a objetos en Java
Durante la ejecución de la aplicación se producirá la instanciación de la clase, es decir, la creación de los objetos que representan cada uno de los individuos con sus características propias, es decir, valores específicos para sus atributos
●
c : Cuenta
Cuenta
número: String titular: String saldo: Float
interesAnual: Float
ingreso(cantidad: Floatl)
reintegro(cantidad: Floatl)
ingresoInteresMes()
enRojos(): Boolean
leerSaldo(): Real
Clase de objetos
numero=123890023 titular=”Miguel Pérez” saldo=1800.4
interésAnual=0.25
e : Cuenta
numero=151590020 titular=”Javier Sánchez” saldo=1200.2
interésAnual=1.25
d : Cuenta
numero=23900839 titular=”Antonio Gómez” saldo=200
interésAnual=0.25
Objetos
Clases de objetos
Programación orientada a objetos en Java
La implementación de esta clase en Java se realizaría en un fichero con nombre Cuenta.java, y su contenido sería el siguiente:
Atributos
Operaciones
class Cuenta {
long numero;
String titular;
float saldo;
float interesAnual;
void ingreso(float cantidad) { }
void reintegro(float cantidad) { }
void ingresoInteresMes() { }
boolean enRojos() { }
float leerSaldo() { }
}
Los atributos pueden ser de cualquiera de los tipos básicos de Java: boolean, char, byte, short, int, long, float y double, referencias a otros objetos o arrays de elementos de alguno de los tipos citados
●
Clases de objetos
Programación orientada a objetos en Java
Al contrario que C++, Java realiza la definición e implementación de la clase en el mismo lugar, en un único fichero .java
●
class Cuenta {
long numero;
String titular;
float saldo;
float interesAnual;
void ingreso(float cantidad) {
saldo += cantidad; }
void reintegro(float cantidad) {
saldo ­= cantidad;
}
void ingresoInteresMes() {
saldo += interesAnual * saldo / 1200;
}
boolean enRojos() { return saldo < 0; }
float leerSaldo() { return saldo; }
}
Clases de objetos
Programación orientada a objetos en Java
El acceso a los atributos de la clase desde la implementación de las operaciones se realiza de forma directa
●Los atributos u operaciones estáticas (static) no son afectados por el proceso de instanciación de objetos a partir de la clase
●De un atributo estático no se genera una copia por cada objeto que se crea. Existe una única copia compartida y accesible desde todos los objetos de la clase
●Una operación estática únicamente puede acceder a miembros estáticos
●
Clases de objetos
Programación orientada a objetos en Java
El atributo nOp mantiene una cuenta global del número de operaciones realizadas en las cuentas del banco, para la realización de estadísticas. La operación leerNOperaciones() permite leer este contador
La operación eurosAPesetas() es una operación auxiliar de la clase Cuenta para ser usada cuando sea necesaria una conversión de moneda
class Cuenta {
long numero;
String titular;
float saldo;
float interesAnual;
// Contador de operaciones
static int nOp = 0;
static int leerNOperaciones() { return nOp; } // Operación estática auxiliar de conversión
static long eurosAPesetas(float euros) { return euros * 166.386f; }
void ingreso(float cantidad) { saldo += cantidad; ++nOp; }
void reintegro(float cantidad) { saldo ­= cantidad; ++nOp; }
}
Clases de objetos
Programación orientada a objetos en Java
Protección de miembros de la clase
El principio de ocultación de información se plasma en los lenguajes OO en diversos mecanismos de protección de los miembros de la clase
●UML permite asociar tres niveles de protección diferentes a cada miembro de la clase:
●
Miembros públicos (+). Sin ningún tipo de protección especial
●Miembros privados (­). Inaccesibles desde el exterior de la clase
●Miembros protegidos (#). Similares a los privados aunque se permite su acceso desde las clases descendientes*
●
Clase
­atributoPrivado: Tipo
+atributoPublico: Tipo
#atributoProtegido: Tipo
­operacionPrivada()
+operacionPublica()
#operacionProtegida()
* Las veremos más adelante, al estudiar el mecanismo de la herencia
Protección de miembros
Programación orientada a objetos en Java
En Java un miembro se etiqueta como público colo­
cando el identificador public delante de su declaración ●Para los miembros privados utilizaremos el identificador private
●
Cuenta
­numero: Long ­titular: String ­saldo: Float
­interésAnual: Real
+ingreso(cantidad: Integer)
+reintegro(cantidad: Integer)
+ingresoInteresMes()
+enRojos(): Boolean
+leerSaldo(): Integer
class Cuenta {
private long numero;
private String titular;
private float saldo;
private float interesAnual;
public void ingreso(float cantidad) {
saldo += cantidad; }
public void reintegro(float cantidad) {
saldo ­= cantidad;
}
public void ingresoInteresMes() {
saldo += interesAnual * saldo / 1200;
}
public boolean enRojos() { return saldo < 0; }
public float leerSaldo() { return saldo; }
}
Protección de miembros
Programación orientada a objetos en Java
Los miembros no etiquetados son accesibles por parte de clases amigas. En C++ y otros lenguajes OO las clases amigas a una dada pueden indicarse explícitamente ●En Java se consideran amigas todas aquellas que forman parte del mismo paquete
●
●
●
Un fichero fuente java forma en sí un paquete y por tanto todas las clases incluidas en él son amigas
Las clases incluidas en varios ficheros fuente pueden agruparse en un único paquete indicando el nombre de paquete al principio de cada fichero mediante el indicador package
package prueba;
package prueba;
class A {
...
}
class C {
...
}
class B {
...
}
class D {
...
}
class E {
...
}
Las clases A, B y C son amigas al pertenecer al mismo paquete “prueba”
Las clases D y E son amigas al pertenecer al mismo fichero fuente
Protección de miembros
Programación orientada a objetos en Java
En este ejemplo, las clases Cuenta y Banco son amigas al pertenecer al mismo fichero fuente. El acceso a los atributos de los objetos de la clase Cuenta almacenados en el vector interno de Banco queda así garantizado. El atributo saldo puede mantenerse como privado puesto que existe una operación que permite obtener su valor: class Cuenta {
long numero;
String titular;
private float saldo;
float interesAnual;
public void ingreso(float cantidad) {
saldo += cantidad; }
public void reintegro(float cantidad) {
saldo ­= cantidad;
}
public void ingresoInteresMes() {
saldo += interesAnual * saldo / 1200;
}
public boolean enRojos() { return saldo < 0; }
public float leerSaldo() { return saldo; }
}
class Banco {
Cuenta[] c; // vector de cuentas
...
}
Protección de miembros
Programación orientada a objetos en Java
Atención: todas las clases que no se declaren como pertenecientes a ningún paquete de forma explícita, pertenecen a un paquete “por defecto” y por tanto son amigas
●Un paquete crea un espacio de nombres propios. Esto significa que la clase pasa a tener como prefijo el propio nombre del paquete. A la hora de utilizarla tenemos tres opciones:
●
●
●
●
Utilizar su nombre completo: prueba.A
Importar esa clase, para poder utilizarla sin el prefijo. Esto se indica al principio del código fuente mediante import prueba.A
Importar directamente todas las clases del paquete, que se usarían sin prefijo: import prueba.*
Protección de miembros
Programación orientada a objetos en Java
Un paquete puede estar situado dentro de otro paquete formando estructuras jerárquicas. Ejemplo: miapp.prueba.A
●Java obliga a que exista una correspondencia entre la estructura de paquetes de una clase y la estructura de directorios donde está situada
●La raiz de la estructura de directorios debe estar incluida en el classpath de Java (parámetro ­cp <dir>)
●
Las clases miapp.prueba.A, miapp.prueba.B y miapp.C deben estar en la siguiente estructura de directorios:
miapp
prueba
C
A
B
Protección de miembros
Programación orientada a objetos en Java
Protección de clases
Por protección de clases entendemos un nivel superior de la ocultación de información, a nivel de clases. Es decir, se trata de especificar que clases pueden ser utilizadas y cuales no, y por quién
●Dentro de un paquete, las clases son amigas y por tanto no existen restricciones respecto a la utilización de una clase por las otras
●Sin embargo, desde el punto de vista del exterior, únicamente podrán ser utilizadas las clases públicas del paquete, es decir, aquellas con el identificador public situado delante de su declaración
●
Protección de clases
Programación orientada a objetos en Java
Atención: Java sólo permite una clase pública por fichero fuente, y el nombre de la clase y el fichero deben coincidir obligatoriamente
●
En nuestro ejemplo, si queremos que la clase Cuenta pueda ser utilizada desde el exterior del fichero Cuenta.java deberemos declararla como pública
public class Cuenta {
private long numero;
private String titular;
private float saldo;
private float interesAnual;
public void ingreso(float cantidad) {
saldo += cantidad; }
public void reintegro(float cantidad) {
saldo ­= cantidad;
}
public void ingresoInteresMes() {
saldo += interesAnual * saldo / 1200;
}
public boolean enRojos() { return saldo < 0; }
public float leerSaldo() { return saldo; }
}
Protección de clases
Programación orientada a objetos en Java
Inicialización y finalización
La iniciación de los atributos de la clase se realiza en Java, al igual que en C++, mediante el uso de constructores cuyo nombre coincide con el de la clase
●
public class Cuenta {
private long numero;
private String titular;
private float saldo;
private float interesAnual;
Cuenta(long aNumero, String aTitular, float aInteresAnual) {
numero = aNumero;
titular = aTitular;
saldo = 0;
interesAnual = aInteresAnual;
} public void ingreso(float cantidad) {
saldo += cantidad; }
// Resto de operaciones de la clase Cuenta a partir de aquí
Inicialización y finalización
Programación orientada a objetos en Java
Java permite la sobrecarga de operaciones, por tanto se pueden definir varios constructores posible para una clase siempre que se diferencien en la lista de argumentos
●
// Importar todas las clases del paquete java.io
import java.io.*;
public class Cuenta {
private long numero;
private String titular;
private float saldo;
private float interesAnual;
// Constructor general
Cuenta(long aNumero, String aTitular, float aInteresAnual) {
numero = aNumero;
titular = aTitular;
saldo = 0;
interesAnual = aInteresAnual;
}
Inicialización y finalización
Programación orientada a objetos en Java
// Constructor para obtener los datos de la cuenta de un fichero
Cuenta(long aNumero) throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException {
FileInputStream fis = new FileInputStream(aNumero + “.cnt”);
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
numero = aNumero;
titular = (String) ois.readObject();
saldo = ois.readFloat();
interesAnual = ois.readFloat();
ois.close();
} public void ingreso(float cantidad) {
saldo += cantidad; }
public void reintegro(float cantidad) {
saldo ­= cantidad;
}
public void ingresoInteresMes() {
saldo += interesAnual * saldo / 1200;
}
public boolean enRojos() { return saldo < 0; }
public float leerSaldo() { return saldo; }
}
Nota: véase el apartado “I/O: Reading and Writing” del tutorial Java de Sun como apoyo para entender
el código del nuevo constructor
Inicialización y finalización
Programación orientada a objetos en Java
Si no se proporciona ningún constructor, Java proporciona automáticamente un constructor por defecto, que no recibe argumentos y realiza una inicialización por defecto de los atributos
●Una vez implementado un constructor propio por parte del programador, Java elimina dicho constructor, aunque puede ser definido nuevamente de manera explícita
●
Cuenta() {
numero = “00000000”;
titular = “ninguno”;
saldo = 0;
interesAnual = 0;
} Inicialización y finalización
Programación orientada a objetos en Java
Naturalmente los constructores pueden ser marcados como públicos, privados, protegidos o con acceso a nivel de paquete, lo que especificará quien puede crear objetos de esta clase y de que manera
●
// Constructor general
public Cuenta(long aNumero, String aTitular, float aInteresAnual) {
numero = aNumero;
titular = aTitular;
saldo = 0;
interesAnual = aInteresAnual;
}
// Constructor para obtener los datos de la cuenta de un fichero
public Cuenta(long aNumero) throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException {
FileInputStream fis = new FileInputStream(aNumero + “.cnt”);
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
numero = aNumero;
titular = (String)ois.readObject();
saldo = ois.readFloat();
interesAnual = ois.readFloat();
ois.close();
} Inicialización y finalización
Programación orientada a objetos en Java
Cuando finaliza el uso de un objeto, es frecuente la realización de ciertas tareas antes de su destrucción, principalmente la liberación de la memoria solicitada durante su ejecución. Esto se realiza en C++ y otros lenguajes OO en los denominados destructores
●Estos destructores son operaciones invocadas automáticamente justo antes de la destrucción del objeto
●Sin embargo, en Java la liberación de memoria se realiza de manera automática por parte del recolector de basura, por tanto la necesidad de este tipo de operaciones no existe en la mayor parte de los casos
●
Inicialización y finalización
Programación orientada a objetos en Java
Sin embargo sí puede ser necesario realizar alguna tarea no relacionada con la liberación de memoria antes de la destrucción del objeto, como por ejemplo salvar el estado de la clase en un fichero o base de datos
●Java permite introducir código para este fin implementando una operación pública especial denominada finalize. Esta operación es invocada automáticamente antes de la destrucción del objeto por parte del recolector de basura
●
Inicialización y finalización
Programación orientada a objetos en Java
Siguiendo nuestro ejemplo, vamos asegurarnos de que el estado de una cuenta queda salvado en disco antes de su destrucción, para poder ser recuperada posteriormente. Para ello introducimos el código de escritura en fichero en la operación finalize de la clase Cuenta
public void finalize() : throws FileNotFoundException, IOException {
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(numero + “.cnt”);
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
oos.writeObject(titular);
oos.writeFloat(saldo);
oos.writeFloat(interesAnual);
oos.close();
}
Problema: no es posible saber con seguridad en que momento será invocada finalize, puesto que el recolector de basura puede decidir su eliminación en un momento indeterminado, e incluso no ser eliminado hasta el final de la ejecución de la aplicación
Inicialización y ●
finalización
Programación orientada a objetos en Java
Una posible solución es ordenar al recolector de basura que realice una limpieza de memoria inmediata, para asegurar la finalización de los objetos. Esto se realiza mediante Runtime.getRuntime().gc()
●Por motivos de eficiencia, lo anterior es poco recomendable, sobre todo si se hace con frecuencia
●Una mejor opción es definir una operación ordinaria con este mismo propósito, a llamar de manera explícita cuando haya finalizado el uso del objeto
●
Introduciremos en la clase Cuenta una operación pública salvar en lugar de finalize, con la misma implementación. Tras finalizar las operaciones sobre la cuenta, invocaremos a salvar para guardar los cambios realizados
Inicialización y finalización
Programación orientada a objetos en Java
Creación de objetos
En Java los objetos se crean únicamente de forma dinámica. Para ello se utiliza el operador new, de manera similar a C++
●Los objetos en Java se utilizan siempre a través de referencias. Las referencias son similares a los punteros de C/C++, aunque su uso es mucho más sencillo
●Por tanto los pasos a seguir en la creación de un objeto son:
●
●
●
●
Declarar una referencia a la clase
Crear un objeto mediante el operador new invocando al constructor adecuado
Conectar el objeto con la referencia
Creación de objetos
Programación orientada a objetos en Java
La creación de un objeto de la clase Cuenta se realizaría de la siguiente forma: Cuenta c; // Una referencia a un objeto de la clase Cuenta
c = new Cuenta(18400200, “Pedro Jiménez”, 0.1f);
En cambio, los tipos básicos (int, long, float, etc.) sí pueden ser creados directamente en la pila. Esto es posible porque Java no los implementa realmente como clases de objetos, por motivos de eficiencia y comodidad, ya que su uso es muy frecuente ●
Cuenta c;
float in;
long num;
in = 0.1f;
num = 18400200; c = new Cuenta(num, “Pedro Jiménez”, in);
Creación de objetos
Programación orientada a objetos en Java
Las cadenas de caracteres se implementan con una clase (String). Sin embargo no suele ser necesaria su creación de manera explícita, ya que Java lo hace de manera automática al asignar una cadena constante*
●
String s; // Una referencia a un objeto de la clase String
// Conexión de la referencia s con un objeto String // creado dinámicamente e inicializado con la constante “Pedro”
s = “Pedro”;
// Sería equivalente a:
// char[] cc = {'P', 'e', 'd', 'r', 'o'}
// s = new String(cc);
Los arrays también deben ser creados dinámicamente con new como si fueran objetos
●
int[] v; // Una referencia a un vector de enteros
v = new int[10] // Creación de un vector de 10 enteros
* Véase el apartado Characters and Strings del tutorial de Java de Sun para más información
Creación de objetos
Programación orientada a objetos en Java
Si el array es de referencias a objetos, habrá que crear además cada uno de los objetos referenciados por separado
●
Cuenta[] v; // Un vector de referencias a objetos de la clase Cuenta int c;
v = new Cuenta[10] // Crear espacio para 10 referencias a cuentas
for (c = 0; c < 10; c++)
v[c] = new Cuenta(18400200 + c, “Cliente n. “ + c, 0.1f);
La destrucción de los objetos se realiza de manera automática cuando el recolector de basura detecta que el objeto no está siendo usado, es decir, no está conectado a ninguna referencia
●
Cuenta c1 = new Cuenta(18400200, “Cliente 1”, 0.1f);
Cuenta c2 = new Cuenta(18400201, “Cliente 2”, 0.1f);
c1 = c2
// El objeto asociado a la cuenta 18400200 ha // quedado desconectado y será eliminado por el // recolector de basura
Creación de objetos
Programación orientada a objetos en Java
Trabajando con objetos
Trabajar con un objeto Java es similar a C++, aunque las referencias permiten un uso mucho más sencillo
●
Cuenta c1 = new Cuenta(18400200, “Pedro Jiménez”, 0.1f);
Cuenta c2 = new Cuenta(18400201);
c2.reintegro(1000);
c1.ingreso(500);
if (c2.enRojos())
System.out.println(“Atención: cuenta 18400201 en números rojos”);
System.out.println(“Saldo actual de la cuenta 18400201: “ + c1.leerSaldo());
c1 = new Cuenta(18400202);
// El objeto asociado a la Cuenta 18400200 queda desconectado
c1.ingreso(500);
System.out.println(“Saldo actual de la cuenta 18400202: “ + c1.leerSaldo());
Trabajando con objetos
Programación orientada a objetos en Java
En este ejemplo se pide un número de cuenta al usuario y una cantidad a retirar. A continuación se carga la cuenta solicitada y se realiza el reintegro BufferedReader br = new BufferedReader(InputStreamReader(System.in));
long nc;
float mi;
try {
System.out.println(“Introduzca núm. de de cuenta: ”);
nc = Long.parseLong(br.readLine());
System.out.println(“Introduzca importe a retirar: ”);
mi = Float.parseFloat(br.readLine());
}
catch(Exception e) {
System.out.println(“Error al leer datos”);
return;
}
Cuenta c;
try {
c = new Cuenta(nc);
}
catch(Exception e) {
System.out.println(“Imposible recuperar cuenta”);
return;
}
if (c.leerSaldo() < mi)
System.out.println(“Saldo insuficiente”);
else
c.reintegro(mi);
c.salvar();
Trabajando con objetos
Programación orientada a objetos en Java
Naturalmente el compilador producirá un error ante cualquier acceso ilegal a un miembro de la clase ●
Cuenta c = new Cuenta(18400200, “Pedro Jiménez”, 0.1f);
c.saldo = 1000;
Cuenta.java:XX: saldo has private access
c.saldo = 1000;
^
1 error
El acceso a un miembro estático se realiza utilizando el nombre de la clase en lugar de un objeto ●
Cuenta c = new Cuenta(18400200, “Cliente 1”, 0.1f);
c.ingreso(1000);
int pts = Cuenta.eurosAPesetas(c.leerSaldo());
System.out.println(“Saldo: “ + c.leerSaldo() + “(“ + pts + “ pesetas”);
Trabajando con objetos
Programación orientada a objetos en Java
Relaciones entre objetos
Un conjunto de objetos aislados tiene escasa capacidad para resolver un problema. En una aplicación real los objetos colaboran e intercambian información, existiendo distintos tipos de relaciones entre ellos
●A nivel de diseño, podemos distinguir entre 5 tipos de relaciones básicas entre clases de objetos: dependencia, asociación, agregación, composición y herencia*
●
* La veremos más adelante, en un apartado específico
Relaciones entre objetos
Programación orientada a objetos en Java
La dependencia es la relación menos importante. Simplemente refleja que la implementación de una clase depende de otra ●Una dependencia puede indicar la utilización de un objeto de una clase como argumento de una operación de otra o en su implementación
●
Como vimos anteriormente, la clase Cuenta requiere las clases FileOutputStream y ObjectOutputStream de la librería de clases de Java para la implementación de la operación salvar Cuenta
­numero: Long ­titular: String ­saldo: Float
­interésAnual: Float
+ingreso(cantidad: Integer)
+reintegro(cantidad: Integer)
+ingresoInteresMes()
+enRojos(): Boolean
+leerSaldo(): Integer
+salvar()
java.io.FileOutputStream
java.io.ObjectOutputStream
Relaciones entre objetos
Programación orientada a objetos en Java
En cambio, la asociación es la relación más importante y común. Refleja una relación entre dos clases independientes que se mantiene durante la vida de los objetos de dichas clases o al menos durante un tiempo prolongado
●En UML suele indicarse el nombre de la relación, el sentido de dicha relación y las cardinalidades en los dos extremos
●
Vamos a sustituir el atributo titular por una asociación con una nueva clase Cliente completa
Cuenta
­numero: Long ­saldo: Float
­interésAnual: Float
+ingreso(cantidad: Integer)
+reintegro(cantidad: Integer)
+ingresoInteresMes()
+enRojos(): Boolean
+leerSaldo(): Integer
+leerTitular(): Cliente
+salvar()
Cliente
titular * 1 ­nombre: String ­apellidos: String ­dirección: String
­localidad: String
­fNacimiento: Date
+nombreCompleto(): String
+direccionCompleta(): String
Relaciones entre objetos
Programación orientada a objetos en Java
Una asociación se implementa en Java introduciendo referencias a objetos una clase como atributos en la otra
●Si la relación tiene una cardinalidad superior a uno entonces será necesario utilizar un array de referencias. También es posible utilizar una estructura de datos dinámica del paquete java.util como Vector o LinkedList para almacenar las referencias
●Normalmente la conexión entre los objetos se realiza recibiendo la referencia de uno de ellos en el constructor o una operación ordinaria del otro
●
Relaciones entre objetos
public class Cliente {
private String nombre, apellidos;
private String direccion, localidad;
private Date fNacimiento;
Programación orientada a objetos en Java
Cliente(String aNombre, String aApellidos, String aDireccion, String aLocalidad, Date aFNacimiento) {
nombre = aNombre; apellidos = aApellidos; direccion = aDireccion; localidad = aLocalidad;
fNacimiento = aFNacimiento;
}
String nombreCompleto() { return nombre + “ “ + apellidos; }
String direccionCompleta() { return direccion + “, “ + localidad; }
}
public class Cuenta {
private long numero;
private Cliente titular;
private float saldo;
private float interesAnual;
// Constructor general
public Cuenta(long aNumero, Cliente aTitular, float aInteresAnual) {
numero = aNumero;
titular = aTitular; saldo = 0; interesAnual = aInteresAnual;
}
Cliente leerTitular() { return titular; }
// Resto de operaciones de la clase Cuenta a partir de aquí
Relaciones entre objetos
Programación orientada a objetos en Java
La agregación es un tipo especial de asociación donde se añade el matiz semántico de que la clase de donde parte la relación representa el “todo” y las clases relacionadas “las partes”
●Realmente Java y la mayoría de lenguajes orientados a objetos no disponen de una implementación especial para este tipo de relaciones. Básicamente se tratan como las asociaciones ordinarias
●
Polígono
Departamento
formado por 2 Segmento
* dispone de 1
* Despacho
Relaciones entre objetos
Programación orientada a objetos en Java
La composición es un tipo de agregación que añade el matiz de que la clase “todo” controla la existencia de las clases “parte”. Es decir, normalmente la clase “todo” creará al principio las clases “parte” y al final se encargará de su destrucción
●
Supongamos que añadimos un registro de movimientos a la clase Cuenta, de forma que quede constancia tras cada ingreso o reintegro Cuenta
­numero: Long ­saldo: Float
­interésAnual: Float
+ingreso(cantidad: Integer)
+reintegro(cantidad: Integer)
+ingresoInteresMes()
+enRojos(): Boolean
+leerSaldo(): Integer
+leerTitular(): Cliente
+salvar()
Cliente
titular * 1 ­nombre: String ­apellidos: String ­dirección: String
­localidad: String
­fNacimiento: Date
+nombreCompleto(): String
+direccionCompleta(): String
registra Movimiento
* fecha: Date tipo: Char importe: Real
saldo: Real
Relaciones entre objetos
Programación orientada a objetos en Java
Las composiciones tienen una implementación similar a las asociaciones, con la diferencia de que el objeto principal realizará en algún momento la construcción de los objetos compuestos
●
import java.util.Date
class Movimiento {
Date fecha;
char tipo;
float importe;
float saldo;
public Movimiento(Date aFecha, char aTipo, float aImporte, float aSaldo) {
fecha = aFecha; tipo = aTipo; importe = aImporte; saldo = aSaldo;
}
}
Relaciones entre objetos
Programación orientada a objetos en Java
public class Cuenta {
private long numero;
private Cliente titular;
private float saldo;
private float interesAnual;
private LinkedList movimientos; // Lista de movimientos
// Constructor general
public Cuenta(long aNumero, Cliente aTitular, float aInteresAnual) {
numero = aNumero; titular = aTitular; saldo = 0; interesAnual = aInteresAnual;
movimientos = new LinkedList();
}
// Nueva implementación de ingreso y reintegro
public void ingreso(float cantidad) {
movimientos.add(new Movimiento(new Date(), 'I', cantidad, saldo += cantidad));
}
public void reintegro(float cantidad) {
movimientos.add(new Movimiento(new Date(), 'R', cantidad, saldo ­= cantidad));
}
public void ingresoInteresMes() { ingreso(interesAnual * saldo / 1200); }
// Resto de operaciones de la clase Cuenta a partir de aquí Nota: también sería necesario modificar el otro constructor y la operación salvar para tener en cuenta la lista de movimientos a la hora de leer/escribir la información de la Cuenta en disco
Relaciones entre objetos
Programación orientada a objetos en Java
Clases anidadas e interiores
Java y algunos otros lenguajes OOP permiten la definición de una clase de objetos dentro de otra, con una doble utilidad:
●
Organizar mejor el código. Empaquetar en una clase principal otras que no tienen utilidad o sentido fuera del contexto de ésta
●Evitar colisiones de nombres. La clase principal define un espacio de nombres al que pertenecen las anidadas
●
Al igual que cualquier otro miembro de una clase, una clase anidada puede ser estática o no estática y utilizar los niveles de protección public, private y protected
●El tipo de clase anidamiento más sencillo es aquel en que la clase contenida se declara como estática
●
Clases anidadas e interiores
Programación orientada a objetos en Java
Desde el punto de vista de la organización del código, tendría mucho más sentido introducir la clase Movimiento en el interior de Cuenta. Al ser declarada como privada, se impediría su utilización desde el exterior import java.util.Date
public class Cuenta {
private long numero;
private Cliente titular;
private float saldo;
private float interesAnual;
private LinkedList movimientos; // Lista de movimientos
static private class Movimiento {
Date fecha;
char tipo;
float importe;
float saldo;
public Movimiento(Date aFecha, char aTipo, float aImporte, float aSaldo) {
fecha = aFecha; tipo = aTipo; importe = aImporte; saldo = aSaldo;
}
}
// Constructor general
public Cuenta(long aNumero, Cliente aTitular, float aInteresAnual) {
numero = aNumero; titular = aTitular; saldo = 0; interesAnual = aInteresAnual;
movimientos = new LinkedList();
}
// Resto de operaciones de la clase Cuenta a partir de aquí
Clases anidadas e interiores
Programación orientada a objetos en Java
Cuando la clase anidada no es estática, se denomina clase interior y tiene características especiales:
●
●
●
Pueden ser creadas únicamente dentro de la clase continente
Tiene acceso completo y directo a todos los atributos y operaciones del objeto que realiza su creación
Los objetos de la clase interior quedan ligados permanentemente al objeto concreto de la clase continente que realizó su creación
●No debe confundirse este elemento con la relación de composición, aunque en muchos casos es posible utilizar clases interiores para la implementación de este tipo de relaciones
●
Clases anidadas e interiores
Programación orientada a objetos en Java
Implementando la clase Movimiento como una clase interior es posible copiar el valor del saldo actual de la cuenta que realiza el movimiento de manera directa import java.util.Date
public class Cuenta {
private long numero;
private Cliente titular;
private float saldo, interesAnual;
private LinkedList movimientos; // Lista de movimientos
private class Movimiento {
Date fecha;
char tipo;
float importe, saldoMov;
public Movimiento(Date aFecha, char aTipo, float aImporte) {
fecha = aFecha; tipo = aTipo; importe = aImporte; saldoMov = saldo; // Copìamos el saldo actual
}
}
// Sigue la implementación de la clase Cuenta
Clases anidadas e interiores
Programación orientada a objetos en Java
// Constructor general
public Cuenta(long aNumero, Cliente aTitular, float aInteresAnual) {
numero = aNumero; titular = aTitular; saldo = 0; interesAnual = aInteresAnual;
movimientos = new LinkedList();
}
// Nueva implementación de ingreso y reintegro
public void ingreso(float cantidad) {
saldo += cantidad;
movimientos.add(new Movimiento(new Date(), 'I', cantidad));
}
public void reintegro(float cantidad) {
saldo ­= cantidad;
movimientos.add(new Movimiento(new Date(), 'R', cantidad));
}
public void ingresoInteresMes() { ingreso(interesAnual * saldo / 1200); }
public boolean enRojos() { return saldo < 0; }
public float leerSaldo() { return saldo; }
}
Clases anidadas e interiores
Programación orientada a objetos en Java
Autoreferencias
En ocasiones es necesario obtener una referencia en la implementación de una operación al propio objeto sobre el que ha sido invocada la operación
●Esta referencia se obtiene en C++ y Java mediante el operador this
●Cuando encontremos this en una expresión, podremos sustituirlo mentalmente por “este objeto”
●Aunque no es necesario, podemos utilizar this para llamar desde la implementación de una operación a otra operación del mismo objeto
●
Autoreferencias
Programación orientada a objetos en Java
La llamada a la operación ingreso desde ingresoInteresMes() puede realizarse utilizando this como referencia del objeto sobre el que se invoca la operación public class Cuenta {
private long numero;
private Cliente titular;
private float saldo, interesAnual;
public void ingresoInteresMes() { this.ingreso(interesAnual * saldo / 1200); }
// Resto de las operaciones de la clase Cuenta
En este ejemplo, el uso de this es realmente útil. Nos permite implementar la operación transferirDesde() llamando a una operación transferirHasta(), previamente implementada public class Cuenta {
private long numero;
private Cliente titular;
private float saldo, interesAnual;
public void transferirHasta(Cuenta c, float cant) { reintegro(cant); c.ingreso(cant); }
public void transferirDesde(Cuenta c, float cant) { c.transferirHasta(this, cant);
}
// Resto de las operaciones de la clase Cuenta
Autoreferencias
Programación orientada a objetos en Java
Otra utilidad de this en Java es realizar una llamada a un constructor desde otro constructor
●
public class Cuenta {
private long numero;
private Cliente titular;
private float saldo, interesAnual;
// Constructor general
public Cuenta(long aNumero, Cliente aTitular, float aInteresAnual) {
numero = aNumero; titular = aTitular; saldo = 0; interesAnual = aInteresAnual;
movimientos = new LinkedList();
}
// Constructor específico para cuentas de ahorro (interesAnual = 0.1%)
public Cuenta(long aNumero, Cliente aTitular) {
this(aNumero, aTitular, 0.1);
}
// Resto de la clase Cuenta
Pero atención: un constructor no es una operación ordinaria. Únicamente puede llamarse a un constructor desde otro constructor y debe ser la primera instrucción dentro de la implementación
●
Autoreferencias
Programación orientada a objetos en Java
Aplicaciones orientadas a objetos
En una aplicación orientada a objetos debe existir una clase que represente la propia aplicación. Este sería el punto donde comenzaría la ejecución de la misma
●En lenguajes no totalmente orientados como C++ en la función main se crea una instancia de esta clase y se llama a alguna operación como ejecutar para arrancar la aplicación. Sin embargo esto no es obligatorio, y un mal programador puede realizar una aplicación híbrida, con código no orientado a objetos
●
Aplicaciones orientadas a objetos
Programación orientada a objetos en Java
En un lenguaje orientado a objetos puro como Java esta clase de aplicación es obligatoria. ●La máquina virtual Java se encarga de instanciar esta clase y llamar a una operación especial con nombre main. La existencia de esta operación especial es lo que caracteriza a la clase de aplicación
●
●
●
La clase de aplicación debe ser pública y no tener ningún constructor o un constructor por defecto
Al menos debe implementar la operación main, con la siguiente declaración: public static main(String[] args)
public class BancoApp {
public static void main(String[] args) {
Cuenta c1 = new Cuenta(18400200, “Pedro Jiménez”, 0.1f);
c1.ingreso(1000);
System.out.println(“Ingreso realizado”); }
}
Aplicaciones orientadas a objetos
Programación orientada a objetos en Java
A la hora de ejecutar la aplicación, deberá indicarse esta clase a la máquina virtual Java
●
●
●
Tras compilar los ficheros de la última versión de nuestro ejemplo: Cliente.java, Cuenta.java y BancoApp.java obtendremos los ficheros en byte code: Cliente.class, Cuenta.class, Movimiento.class y BancoApp.class Finalmente, pasando la clase BancoApp.class a la máquina virtual java pondremos en funcionamiento la aplicación
La máquina virtual java
producirá un error si se le pasa una clase sin la operación main
$ls
BancoApp.java Cliente.java Cuenta.java $javac *.java
$ls
BancoApp.class Cliente.class Cuenta.class Movimiento.class
BancoApp.java Cliente.java Cuenta.java $java Cuenta
Exception in thread “main” java.lang.NoSuchMethodError: main
$java BancoApp
Transferencia realizada
$
Nota: Las clases que constituyen una aplicación Java también pueden distribuirse de manera mucho más compacta
en un único fichero JAR. Consúltese la bibliografía para ver como crean y utilizan estos ficheros
Aplicaciones orientadas a objetos
Programación orientada a objetos en Java
Herencia
La herencia es un mecanismo de la OOP que permite construir una clase incorporando de manera implícita todas las características de una clase previamente existente. Las razones que justifican su necesidad son variadas:
●
●
●
●
●
Modelado de la realidad. Son frecuentes las relaciones de especialización/generalización entre las entidades del mundo real, por tanto es lógico que dispongamos de un mecanismo similar entre las clases de objetos
Evitar redundancias. Toda la funcionalidad que aporta una clase de objetos es adoptada de manera inmediata por la clase que hereda, por tanto evitamos la repetición de código entre clases semejantes
Facilitar la reutilización. Una clase no tiene por qué limitarse a recibir una serie de características de otra clase por herencia de forma pasiva. También disponen de cierto margen de adaptación de estas características
Soporte al polimorfismo
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
Sea una clase A. Si una segunda clase B hereda de A entonces decimos:
●
●
●
A es un ascendiente o superclase de B. Si la herencia entre A y B es directa decimos además que A es la clase padre de B B es un descendiente o subclase de A. Si la herencia entre A y B es directa decimos además que B es una clase hija de A
A
B
C
D
En Java, Eiffel, Smalltalk y otros lenguajes orientados a objetos puros, todas las clases heredan automáticamente de una superclase universal. En Java esta superclase se denomina Object
●
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
Existen diferentes situaciones en las que puede aplicarse herencia:
●
●
●
Especialización. Dado un concepto B y otro concepto A que representa una especialización de A, entonces puede establecerse una relación de herencia entre las clases de objetos que representan a A y B. En estas situaciones, el enunciado “A es un B” suele ser aplicable
Vehículo
Empleado
Figura
Coche
Contable
Cuadrado
Extensión. Una clase puede servir para extender la funcionalidad de una superclase sin que represente necesariamente un concepto más específico
Lista
Cuenta
Movimiento
ListaSalvable
CuentaConHistorico
recuperar()
salvar()
registra * fecha: Date tipo: Char importe: Real
saldo: Real
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
●
Especificación. Una superclase puede servir para especificar la funcionalidad mínima común de un conjunto de descendientes. Existen mecanismos para obligar a la implementación de una serie de operaciones en estos descendientes
ObjetoGráfico
seleccionar()
mover()
escalar()
cambiarColor()
pintar()
Texto
●
Línea
Cuadrado
Construcción. Una clase puede construirse a partir de otra, simplemente porque la hija puede aprovechar internamente parte o toda la funcionalidad del padre, aunque representen entidades sin conexión alguna
Lista
Pila
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
Ejemplos de herencia:
●
●
Distintos tipos de cuentas bancarias
Cuenta
numero: Long
titular: String
saldo: Float
interes: Float
ingreso()
ingresoInteresMes()
leerSaldo()
transferirHasta()
CuentaCorriente
CuentaAhorroPFijo
PlanPensiones
vencimiento: Date
vencimiento:Date
cotizacion: Float
numCuentaOrigen: String
reintegro()
ingresoMes()
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
Elementos de una interfaz de usuario
●
Figura
x, y: Integer
mover(nx: Integer, ny: Integer)
Rectángulo
ancho, alto: Integer
escalar(nx: Integer, ny: Integer
Ventana
titulo: String
pintar()
Editor
Boton
pintar()
accion()
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
Estructuras de datos
●
Contenedor
nelem: Integer
vaciar()
copiar(c: Contenedor)
tamaña(): Integer
vacio(): Boolean
Secuencia
ContenedorAsociativo
escribir(e: Elemento, pos: Integer)
leer(pos: Integer): Elemento
borrar(pos: Integer)
escribir(e: Elemento, c: Clave)
leer(c: Clave): Elemento
borrar(c: Clave)
Vector
Lista
TablaHash
buffer[nelem]: Elemento
cabecera: Nodo
tabla[nelem]: Elemento
redimensionar(t: Integer)
insertar(e: Elemento, pos: Integer)
insertaPrin(e: Elemento)
insertarFinal(e: Elemento)
funcionHash(c: Clave): Integer
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
Vamos a estudiar la implementación de la herencia en Java mediante el ejemplo de un conjunto de tareas programables: TPReloj (actualizar un reloj digital cada segundo), TPAviso (mostrar un aviso periódicamente) y TPEjecucion (ejecución de un comando cada cierto tiempo)
TareaPeriodica
periodoSegs: Integer
ultimaej: Date
activa: Boolean
+necesitaEjecucion(): Boolean
+actualizarReloj()
+ejecutarTarea()
+activar()
+desactivar()
TPReloj
TPAviso
TPEjecucion
msg: String
cmd: String
+leerMsg(): String
+leerCmd(): String
+leerHora(): String
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
La clase TareaPeriodica tiene las características comunes a los tres tipos de tarea: periodo de ejecución en segundos, hora de la última ejecución y bandera de estado activo/inactivo
import java.util.*;
public class TareaPeriodica {
int periodoSegs; // Periodo de ejecución Date ultimaEj; // Hora de última ejecución
boolean activa;
public TareaPeriodica(int aPeriodoSegs) {
periodoSegs = aPeriodoSegs;
actualizarReloj();
activa = true;
}
// Constructor para ejecuciones cada segundo
public TareaPeriodica() {
this(1);
}
// Establecer la última ejecución a la hora actual public void actualizarReloj() {
ultimaEj = new Date(); // Hora actual }
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
La operación ejecutarTarea realmente no tiene una implementación concreta a este nivel
public boolean necesitaEjecucion() {
if (!activa)
return false;
// Calcular la hora de la próxima ejecución
Calendar calProximaEj = new GregorianCalendar();
calProximaEj.setTime(ultimaEj);
calProximaEj.add(Calendar.SECOND, periodoSegs);
Calendar calAhora = new GregorianCalendar();
// Comprobar si ha pasado a la hora actual
return (calProximaEj.before(calAhora));
}
public void ejecutarTarea() {
System.out.println("Ejecucion de tarea");
}
public void activar() { activa = true; }
public void desactivar() { activa = false; }
}
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
Para que una clase herede de otra, utilizaremos el indicador extends en la declaración de la clase
●
import java.util.Calendar;
import java.util.GregorianCalendar;
public class TPReloj extends TareaPeriodica {
public TPReloj() {
periodoSegs = 60; // Comprobar cada minuto
actualizarReloj();
activa = true; }
public String leerHora() {
Calendar cal = new GregorianCalendar();
return cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY) + ":" + cal.get(Calendar.MINUTE);
}
} Atención!: Aunque el código de estas clases compila perfectamente, la implementación de los
constructores es formalmente incorrecta. Más adelante veremos por qué.
Herencia
public class TPAviso extends TareaPeriodica {
String msg;
public TPAviso(String aMsg, int aPeriodoSegs) {
periodoSegs = aPeriodoSegs;
actualizarReloj();
activa = true; msg = aMsg;
}
Programación orientada a objetos en Java
public String leerMsg() { return msg; } }
import java.lang.Runtime;
import java.io.IOException;
public class TPEjecucion extends TareaPeriodica { String cmd;
public TPEjecucion(String aCmd, int aPeriodoSegs) {
periodoSegs = aPeriodoSegs;
actualizarReloj();
activa = true; cmd = aCmd;
}
String leerCmd() { return cmd; }
}
Atención!: Aunque el código de estas clases compila perfectamente, la implementación de los
constructores es formalmente incorrecta. Más adelante veremos por qué.
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
Todos las clases en Java heredan en última instancia de Object. Incluso si creamos una clase independiente, Java la hace heredar implícitamente de Object
●
Object
#clone(): Object
+equals(Object obj): Boolean
#finalize()
+getClass(): Class
+hasCode(): int
+notify()
+notifyAll()
+toString(): String
+wait()
+wait(timeout: Long)
+wait(timeout: Long, nanos: Integer)
Esto hace que las clases formen una jerarquía con Object como raíz
●
Object
...
...
...
...
...
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
En la implementación de una operación de la subclase no existe diferencia aparente entre un atributo u operación propia de la clase y un atributo u operación heredados
●
Ahora podemos crear y usar objetos de cualquiera de las clases anteriores. Desde el exterior tampoco existen diferencias aparentes entre la llamada a una operación heredada o propia de la clase:
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
TareaPeriodica tp = new TareaPeriodica(5);
TPAviso tpa = new TPAviso(“Estudiar Programación Avanzada !”, 60);
while (!tp.necesitaEjecucion())
System.println(“Esperando ejecución de tarea periódica...”);
tp.ejecutarTarea();
while (!tpa.necesitaEjecucion())
System.println(“Esperando ejecución de aviso...”);
System.println(“Aviso: “ + tpa.leerMsg());
}
}
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
La inicialización de los atributos de una superclase en el constructor de una subclase presenta varios inconvenientes serios:
●
●
●
●
Resulta redundante. La superclase tiene ya un constructor que hace ese trabajo. ¿Por qué repetir código entonces?
Si la clase tiene una larga lista de ascendientes, entonces el constructor sería muy largo
La superclase puede tener una inicialización compleja, y la inclusión del código de inicialización en la subclase puede requerir un conocimiento excesivo de la superclase por parte del implementador
public class TPAviso extends TareaPeriodica {
String msg;
public TPAviso(String aMsg, int aPeriodoSegs) {
periodoSegs = aPeriodoSegs;
actualizarReloj();
activa = true; msg = aMsg;
}
public String leerMsg() { return msg; } }
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
El procedimiento correcto consiste en realizar una llamada al constructor de la superclase para que realice la inicialización de los atributos heredados
●En Java esta llamada al constructor de la superclase se realiza con la operacion super() seguida de los parámetros de inicialización de alguno de los constructores del padre de la clase
●
La implementación correcta del constructor de la clase TPAviso sería por tanto la siguiente:
public class TPAviso extends TareaPeriodica {
String msg;
public TPAviso(String aMsg, int aPeriodoSegs) { super(aPeriodoSegs);
msg = aMsg;
}
public String leerMsg() { return msg; } }
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
Y de las otras dos subclases:
import java.util.Calendar;
import java.util.GregorianCalendar;
public class TPReloj extends TareaPeriodica {
public TPReloj() {
super(60); }
public String leerHora() {
Calendar cal = new GregorianCalendar();
return cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY) + ":" + cal.get(Calendar.MINUTE);
}
}
import java.lang.Runtime;
import java.io.IOException;
public class TPEjecucion extends TareaPeriodica { String cmd;
public TPEjecucion(String aCmd, int aPeriodoSegs) {
super(aPeriodoSegs); cmd = aCmd;
}
String leerCmd() { return cmd; }
}
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
Únicamente debe llamarse explícitamente a un constructor del ascendiente inmediato
●El constructor de este último realizará a su vez una llamada a un constructor de su ascendiente inmediato y así sucesivamente hasta inicializar todos los atributos heredados
●
A
super(...)
super(...)
B
super(...)
super(...)
C
D
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
Para terminar, es posible impedir la herencia a partir de una clase declarándola como final
●Sin embargo, esta es una característica que debe ser utilizada con prudencia, ya que puede restringir en exceso la extensión y reutilización de las clases del sistema en el futuro
●
import java.lang.Runtime;
import java.io.IOException;
final public class TPEjecucion extends TareaPeriodica { String cmd;
public TPEjecucion(String aCmd, int aPeriodoSegs) {
super(aPeriodoSegs); cmd = aCmd;
}
String leerCmd() { return cmd; }
}
Herencia
Programación orientada a objetos en Java
Adición, redefinición y anulación
La herencia en sí no sería tan interesante si no fuera por la posibilidad de adaptar en el descendiente los miembros heredados
●
●
●
●
Adición. Trivialmente el descendiente puede añadir nuevos atributos y operaciones que se suman a los recibidos a través de la herencia
Redefinición. Es posible redefinir la implementación de una operación heredada para adaptarla a las características de la clase descendiente. También es posible cambiar el tipo de un atributo heredado
Anulación. Cuando un atributo u operación heredados no tienen utilidad en el descendientes, pueden ser anulados para impedir su utilización
No todos los lenguajes orientados a objetos soportan estas características, en especial la anulación ●
Adición, redefinición y anulación
Programación orientada a objetos en Java
La redefinición se realiza en Java y la mayoría de los lenguajes OO definiendo nuevamente la operación (con los mismos argumentos) en el descendiente
●
Las clases descendientes TPReloj, TPEjecucion y TPAviso no están operativas todavía porque la implementación de ejecutarTarea() que contienen es la heredada de
TareaPeriodica, que no hace nada en particular
Es preciso redefinir esta operación en cada una de las subclases para que realicen las tareas correspondientes
TareaPeriodica
periodoSegs: Integer
ultimaej: Date
activa: Boolean
+necesitaEjecucion(): Boolean
+actualizarReloj()
+ejecutarTarea()
+activar()
+desactivar()
TPReloj
+leerHora(): String
+ejecutarTarea()
TPAviso
TPEjecucion
msg: String
cmd: String
+leerMsg(): String
+ejecutarTarea()
+leerCmd(): String
+ejecutarTarea()
Adición, redefinición y anulación
Programación orientada a objetos en Java
import java.util.Calendar;
import java.util.GregorianCalendar;
public class TPReloj extends TareaPeriodica {
public TPReloj() {
super(60);
}
public String leerHora() {
Calendar cal = new GregorianCalendar();
return cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY) + ":" + cal.get(Calendar.MINUTE);
}
public void ejecutarTarea() {
Calendar cal = new GregorianCalendar();
int min = cal.get(Calendar.MINUTE);
if (min == 0 || min == 30)
System.out.println("Hora: " + cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY) + " " + min);
}
}
Adición, redefinición y anulación
import java.lang.Runtime;
import java.io.IOException;
Programación orientada a objetos en Java
public class TPEjecucion extends TareaPeriodica { String cmd;
public TPEjecucion(String aCmd, int aPeriodoSegs) {
super(aPeriodoSegs); cmd = aCmd;
}
String leerCmd() { return cmd; }
public void ejecutarTarea() {
try {
Runtime.getRuntime().exec(cmd);
}
catch(IOException e) {
System.out.println("Imposible ejecutar comando: " + cmd);
}
}
}
public class TPAviso extends TareaPeriodica {
String msg;
public TPAviso(String aMsg, int aPeriodoSegs) {
super(aPeriodoSegs); msg = aMsg;
}
public String leerMsg() { return msg; }
public void ejecutarTarea() {
System.out.println("ATENCIÓN AVISO: " + msg);
desactivar(); }
}
Adición, redefinición y anulación
Programación orientada a objetos en Java
Cada tarea ejecuta ahora su función, aunque la llamada es aparentemente la misma
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
TareaPeriodica tp = new TareaPeriodica(5);
TPAviso tpa = new TPAviso(“Estudiar Programación Avanzada !”, 60);
TPEjecucion tpe = new TPEjecucion(“rm ~/tmp/*”, 3600);
while (!tp.necesitaEjecucion())
System.println(“Esperando ejecución de tarea periódica...”);
tp.ejecutarTarea();
while (!tpa.necesitaEjecucion())
System.println(“Esperando ejecución de aviso...”);
tpa.ejecutarTarea();
while (!tpr.necesitaEjecucion())
System.println(“Esperando ejecución de comando...”);
tpe.ejecutarTarea();
}
}
Después de la redefinición, en el descendiente es posible llamar a la versión original de la operación en el ascendiente mediante: super.operacionRedefinida()
●
Adición, redefinición y anulación
Programación orientada a objetos en Java
Otro uso posible de la palabra clave final es impedir la redefinición de una operación en las subclases
●
import java.util.*;
public class TareaPeriodica {
int periodoSegs; Date ultimaEj;
boolean activa;
public TareaPeriodica(int aPeriodoSegs) {
periodoSegs = aPeriodoSegs;
actualizarReloj();
activa = true;
}
public TareaPeriodica() { this(1); }
final public void actualizarReloj() {
ultimaEj = new Date(); // Hora actual }
final public boolean necesitaEjecucion() { // Implementación de la operación
}
public void ejecutarTarea() {
System.out.println("Ejecucion de tarea");
}
final public void activar() { activa = true; }
final public void desactivar() { activa = false; }
}
Adición, redefinición y anulación
Programación orientada a objetos en Java
La anulación es un mecanismo menos útil, y con menor soporte por parte de los lenguajes de programación ●En Java es posible impedir el acceso a un atributo redeclarándolo en una subclase como privado o protegido, según sea el nivel de protección que se desee
●
public class TPAviso extends TareaPeriodica {
String msg;
// Impedir el acceso desde el exterior y las subclases
// al atributo activa
private boolean activa;
public TPAviso(String aMsg, int aPeriodoSegs) {
super(aPeriodoSegs); msg = aMsg;
}
// Resto de la implementación de la clase a partir de aquí
Adición, redefinición y anulación
Programación orientada a objetos en Java
Sin embargo, Java no permite redefinir una operación haciendo su nivel de acceso más restrictivo ●Una solución parcial consistiría en redefinirla como vacía o incluyendo un código que impida su utilización
●
public class TPAviso extends TareaPeriodica {
String msg;
public TPAviso(String aMsg, int aPeriodoSegs) {
super(aPeriodoSegs); msg = aMsg;
}
public void activar() {}
public void desactivar() { System.out.printl(“Error: llamada a operación privada”);
System.getRuntime().exit(1); }
public String leerMsg() { return msg; }
public void ejecutarTarea() {
System.out.println("ATENCIÓN AVISO: " + msg);
desactivar(); }
}
Adición, redefinición y anulación
Programación orientada a objetos en Java
Protección y herencia
Hemos visto anteriormente como los distintos niveles de protección limitan el acceso a los miembros de la clase desde el exterior. ¿Pero como afectan estos niveles de protección a los miembros heredados?
●
●
●
●
Miembros públicos. Son accesibles desde los descendientes, y se heredan como públicos
Miembros privados. No son accesibles desde los descendientes
Miembros con acceso a nivel de paquete. Son accesibles desde los descendientes siempre y cuando pertenezcan al mismo paquete que el ascendiente. Se heredan con el mismo nivel de protección
Un nuevo nivel de protección es el de miembros protegidos (protected). Un miembro protegido es accesible únicamente desde los descendientes
●
Protección y herencia
Programación orientada a objetos en Java
Además, un miembro protegido mantiene en las subclases el nivel de acceso protegido
●
En nuestro ejemplo, los atributos de la clase TareaPeriodica son accesibles desde TPReloj, TPEjecucion y TPAviso porque al pertenecer al mismo paquete son amigas
Para permitir el acceso a los atributos de la clase TareaPeriodica únicamente desde los descendientes es conveniente marcarlos como protegidos
import java.util.*;
public class TareaPeriodica {
protected int periodoSegs; protected Date ultimaEj;
boolean activa;
public TareaPeriodica(int aPeriodoSegs) {
periodoSegs = aPeriodoSegs;
actualizarReloj();
activa = true;
}
// Resto de operaciones de la clase a partir de aquí Protección y herencia
Programación orientada a objetos en Java
Clases abstractas
Existen clases que representan conceptos tan genéricos que no tiene sentido su instanciación en objetos
●Además en este tipo de clases puede ser imposible o inútil la implementación de ciertas operaciones
●La utilidad de este tipo de clases está en la aplicación de herencia para obtener clases que representan conceptos concretos para los que sí que tiene sentido su instanciación
●
La clase TareaPeriodica es un claro ejemplo: por sí sola no tiene utilidad, pero simplifica mucho la construcción de las otras tres clases. De hecho, la operación ejecutarTarea() en TareaPeriodica no tiene una implementación útil
Clases abstractas
Programación orientada a objetos en Java
Estas clases se denominan clases abstractas y este tipo de operaciones “sin implementación posible”, operaciones abstractas
●Las operaciones abstractas deben ser implementadas obligatoriamente en alguna de las subclases para que la clase correspondiente sea instanciable
●Una clase abstracta puede no tener ninguna operación abstracta, pero una clase que contenga al menos una operación abstracta debe ser declarada como abstracta
●En Java, utilizando la declaración abstract podremos establecer una clase o una operación como abstracta
●
Clases abstractas
Programación orientada a objetos en Java
Vamos a declarar la clase TareaPeriodica y su operación ejecutarTarea() como abstractas
import java.util.*;
abstract class TareaPeriodica {
int periodoSegs; Date ultimaEj;
boolean activa;
public TareaPeriodica(int aPeriodoSegs) {
periodoSegs = aPeriodoSegs;
actualizarReloj();
activa = true;
}
public TareaPeriodica() { this(1); }
public void actualizarReloj() {
ultimaEj = new Date(); // Hora actual }
public boolean necesitaEjecucion() {
if (!activa)
return false;
// Resto de la implementación de esta // operación aquí
}
abstract public void ejecutarTarea();
public void activar() { activa = true; }
public void desactivar() { activa = false; }
}
Clases abstractas
Programación orientada a objetos en Java
Java devuelve ahora un error en tiempo de compilación si se intenta crear un objeto de la clase TareaPeriodica
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
TareaPeriodica tp = new TareaPeriodica(5);
while (!tp.necesitaEjecucion())
System.println(“Esperando ejecución de tarea periódica...”);
tp.ejecutarTarea();
}
}
AppGestorTareas.java:XX: class TareaPeriodica is an abstract class; cannot be instantiated
TareaPeriodica tp = new TareaPeriodica();
^
1 error
La “abstracción” de una clase se propaga por la jerarquía de herencia hasta que todas las operaciones quedan implementadas
●
Clases abstractas
Programación orientada a objetos en Java
La idea de clase abstracta, llevada al extremo, nos lleva en Java a las interfaces. Una interfaz es similar a una clase totalmente abstracta:
●
●
●
Todas las operaciones de la interfaz son implícitamente abstractas, es decir, carecen de implementación
Una interfaz no puede contener atributos
Las interfaces sirven para especificar las operaciones que obligatoriamente deben implementar una serie de clases
●La implementación de una interfaz no se realiza mediante herencia (extends) sino mediante implements. No obstante, el comportamiento es similar al de la herencia, aunque más sencillo
●
Clases abstractas
Programación orientada a objetos en Java
La idea de clase implementa una interfaz, esta implementación debe ser completa, es decir, de todas las operaciones de la interfaz
●
Podemos transformar TareaPeriodica en una interfaz, de forma que especifique lo que tiene que implementar cualquier clase que represente una tarea periódica. Este enfoque proporciona mayor libertad a la hora de diseñar las otras clases
<<interfaz>>
TareaPeriodica
+necesitaEjecucion(): Boolean
+actualizarReloj()
+ejecutarTarea()
+activar()
+desactivar()
TPReloj
+leerHora(): String
+necesitaEjecucion(): Boolean
+actualizarReloj()
+ejecutarTarea()
+activar()
+desactivar()
TPEjecucion
TPAviso
cmd: String
msg: String
+leerCmd(): String
+necesitaEjecucion(): Boolean
+actualizarReloj()
+ejecutarTarea()
+activar()
+desactivar()
+leerMsg(): String
+necesitaEjecucion(): Boolean
+actualizarReloj()
+ejecutarTarea()
+activar()
+desactivar()
Clases abstractas
Programación orientada a objetos en Java
La interfaz TareaPeriodica y la clase TPReloj tendrían ahora el siguiente aspecto. Las otras clases tendrían implementaciones similares
public interface TareaPeriodica {
boolean necesitaEjecucion();
void ejecutarTarea();
void activar();
void desactivar();
}
import java.util.Calendar;
import java.util.GregorianCalendar;
public class TPReloj implements TareaPeriodica {
Date ultEjecucion;
boolean activa;
public TPReloj() { activa = true; ultEjecucion = new Date() }
public void ejecutarTarea() {
Calendar cal = new GregorianCalendar();
int min = cal.get(Calendar.MINUTE);
System.out.println("Hora: " + cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY) + " " + min);
ultEjecucion = cal.getTime();
}
Clases abstractas
Programación orientada a objetos en Java
public boolean necesitaEjecucion() {
if (!activa)
return false;
Calendar calProximaEj = new GregorianCalendar();
Calendar calUltEjecucion = new GregorianCalendar();
calUltEjecucion.setTime(ultEjecucion);
Calendar calAhora = new GregorianCalendar();
if (calAhora.equal(calUltEjecucion))
return false;
int min = calAhora.get(Calendar.MINUTE);
if (min == 00 || min == 30)
return true;
return false;
} public void activar() { activa = true; }
public void desactivar() { activar = false; }
public String leerHora() {
Calendar cal = new GregorianCalendar();
return cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY) + ":" + cal.get(Calendar.MINUTE);
}
}
Clases abstractas
Programación orientada a objetos en Java
Una clase puede implementar más de una interfaz
●Una interfaz puede heredar de otra interfaz
●¿Cuando utilizar una interfaz en lugar de una clase abstracta?
●
●
●
Por su sencillez se recomienda utilizar interfaces siempre que sea posible
Si la clase debe incorporar atributos, o resulta interesante la implementación de alguna de sus operaciones, entonces declararla como abstracta
En la biblioteca de clases de Java se hace un uso intensivo de las interfaces para caracterizar las clases. Algunos ejemplos:
●
●
●
●
Para que un objeto pueda ser guardado en un fichero la clase debe implementar la interfaz Serializable
Para que un objeto sea duplicable, su clase debe implementar Cloneable
Para que un objeto sea ordenable, su clase debe implementar Comparable
Clases abstractas
Programación orientada a objetos en Java
Herencia múltiple
Consiste en la posibilidad de que una clase tenga varios ascendientes directos
●Puede surgir de manera relativamente frecuente y natural durante el diseño
●
FiguraGeometrica
Lista
almacena * Punto
Poligono
FicheroLectura
FicheroEscritura
FicheroLecturaEscritura
Imagen
EnlaceURL
ImagenSensible
Herencia múltiple
Programación orientada a objetos en Java
Tiene claramente aspectos positivos
●
●
●
Surge de manera natural al describir la estructura de un sistema
Proporciona mucha flexibilidad a la hora de construir clases nuevas
Pero también aspectos negativos
●
●
●
●
●
Complica el diseño. La jerarquía de clases deja de ser tal jerarquía para pasar a ser una red
Provoca problemas de eficiencia. La llamada a una operación heredada implica la búsqueda por múltiples caminos
Ambigüedad: dos atributos u operaciones con el mismo nombre pueden llegar a una clase por dos caminos distintos
Herencia repetida: en una estructura con forma de rombo, un atributo u operación puede llegar a una clase por dos caminos distintos
D
A
B
atributoX
atributoX
atributoX
A
B
C
C
Herencia múltiple
Programación orientada a objetos en Java
La apuesta de los creadores de Java es clara: no permitir la herencia múltiple, por las razones expuestas anteriormente
●A veces es posible sustituir la herencia múltiple por una combinación herencia/composición, aunque el resultado no puede considerarse equivalente
●
FiguraGeometrica
Poligono
contiene 1 Lista
almacena Segmento
* listaPuntos(): Lista
FiguraGeometrica
Poligono
contiene 1 añadir(s: Segmento)
Lista
añadir(s: Segmento)
borrarPrim()
borrarUlt()
almacena * Segmento
Herencia múltiple
Programación orientada a objetos en Java
Además, Java sí que permite la implementación de una o varias interfaces además de la herencia, lo que puede considerarse una forma restringida de herencia múltiple
●Una clase puede heredar de otra e implementar una o varias interfaces sin que aparezcan los problemas asociados con la herencia múltiple
●
<<interfaz>>
FiguraGeometrica
Lista
almacena * Segmento
Poligono
Herencia múltiple
Programación orientada a objetos en Java
Polimorfismo
Son dos mecanismos relacionados que otorgan a la OOP una gran potencia frente a otros paradigmas de programación
●Únicamente tienen sentido por la existencia de la herencia
●El polimorfismo (o upcasting) consiste en la posibilidad de que una referencia a objetos de una clase pueda conectarse también con objetos de descendientes de ésta ●
B
A ra = new A(); // Asignación ordinaria B rb = ra; // Asignación polimorfa
A
objeto: A
rb: B
ra: A
B rb = new A(); // Asignacion polimorfa
Polimorfismo
Programación orientada a objetos en Java
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
TPReloj tpr = new TPReloj();
TPAviso tpa = new TPAviso(“Ha pasado un minuto”, 60);
TPEjecucion tpe = new TPEjecucion(“/bin/sync”, 120);
TareaPeriodica tp;
tp = tpr;
tp.desactivar();
tp = tpa;
tp.desactivar();
tp = tpe;
tp.desactivar(); }
}
El sentido del polimorfismo es realizar una generaliza­
ción, olvidar los detalles concretos de uno o varios objetos de distintas clases y buscar un punto común a todos ellos en un ancestro
●
Polimorfismo
Programación orientada a objetos en Java
La mayoría de las veces, las conexiones polimorfas se realizan de manera implícita en el paso de argumentos a una operación. De esta manera es posible escribir operaciones polimorfas que reciban objetos de múltiples clases
●
public class AppGestorTareas {
private static void esperarEjecutar(TareaPeriodica tp)
{
while (!tp.necesitaEjecucion());
tp.ejecutarTarea();
}
public static void main(String[] args) {
TPReloj tpr = new TPReloj();
TPAviso tpa = new TPAviso(“Ha pasado un minuto”, 60);
TPEjecucion tpe = new TPEjecucion(“/bin/sync”, 120);
esperarEjecutar(tpr);
esperarEjecutar(tpa);
esperarEjecutar(tpe);
}
}
Polimorfismo
Programación orientada a objetos en Java
Otra aplicación muy útil es la construcción de estructuras de datos que puedan mantener objetos de distintas clases
●
Vamos a implementar una nueva clase GestorTareas que va a contener una lista de tareas a realizar. La llamada a chequearEjecutar() realizará la comprobación y ejecución de las tareas que lo requieran
import java.lang.Exception;
class DemasiadasTareas extends Exception {}
public class GestorTareas {
TareaPeriodica[] tareas;
int nTareas, maxTareas;
public GestorTareas(int aMaxTareas) {
nTareas = 0;
maxTareas = aMaxTareas;
tareas = new TareaPeriodica[maxTareas]; }
// Sigue... Polimorfismo
Programación orientada a objetos en Java
// Continuación de la clase GestorTareas
public void nuevaTarea(TareaPeriodica tp) throws DemasiadasTareas {
if (nTareas == maxTareas)
throw new DemasiadasTareas();
tareas[nTareas++] = tp;
}
public void chequearEjecutar()
{
for (int t = 0; t < nTareas; t++)
if (tareas[t].necesitaEjecucion())
tareas[t].ejecutarTarea();
}
}
import java.lang.System;
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
GestorTareas gt = new GestorTareas(10);
try {
gt.nuevaTarea(new TPReloj());
gt.nuevaTarea(new TPAviso(“Ha pasado un minuto”, 60));
gt.nuevaTarea(new TPEjecucion(“/bin/sync”, 120));
} catch(DemasiadasTareas e) {
System.out.println(“Mmmm.... esto no deberia haber pasado”);
}
gt.chequearEjecutar();
}
}
Polimorfismo
Programación orientada a objetos en Java
Pero siempre debe quedar claro que tras la conexión polimorfa únicamente podemos acceder a las opera­
ciones pertenecientes a la clase asociada a la refe­
rencia. El resto de operaciones del objeto no son accesibles a través de esta referencia ●
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
TPReloj tpr = new TPReloj();
TareaPeriodica tp;
tp = tpr;
tp.desactivar(); // Ok
tp.leerHora() // Error !!
tpr.leerHora(); // Ok
}
}
AppGestorTareas.java:XX: cannot resolve symbol
symbol : method leerHora()
location: class TareaPeriodica
tp.leerHora();
^
1 error
Polimorfismo
Programación orientada a objetos en Java
En Java, una referencia a Object puede ser conectada a cualquier objeto, puesto que como sabemos es un ancestro de todas las clases
●
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
TPReloj tpr = new TPReloj();
Object o;
o = tpr;
System.out.println(o.getClass().getName());
}
}
Además, las interfaces implementadas por una clase también pueden ser utilizadas para realizar conexiones polimorfas
●
Polimorfismo
Programación orientada a objetos en Java
Ligadura dinámica
Entendemos por resolución de una llamada el proceso por el cual se sustituye una llamada a una función por un salto a la dirección que contiene el código de esta función
●Normalmente, la resolución de llamadas se realiza en en tiempo de compilación, porque resulta más sencillo y sobre todo más eficiente. Cuando la aplicación se está ejecutando, las llamadas ya están “preparadas”. Este enfoque se denomina ligadura estática
●
f()
CALL _f Ligadura dinámica
Programación orientada a objetos en Java
El problema aparece en OOP cuando realizamos una conexión polimorfa y llamamos a una operación redefinida
●
A
f()
B
C
f()
f()
A r = ??
r.f()
CALL _A_f ?
CALL _B_f ?
CALL _C_f ?
El compilador no tiene información para resolver la llamada. Por defecto utilizaría el tipo de la referencia, y por tanto generaría una llamada a A.f()
●Pero la referencia r puede apuntar a objetos de las clases A, B o C, con distintas versiones de f()
●
Ligadura dinámica
Programación orientada a objetos en Java
La solución consiste en esperar a resolver la llamada al tiempo de ejecución, cuando se conoce realmente los objetos conectados a r, y cuál es la versión de f() apropiada. Este enfoque de resolución de llamadas se denomina ligadura dinámica y es mucho más lenta y compleja que la estática
●Hay tres enfoques posibles a la hora de escoger entre ligadura estática o dinámica:
●
●
●
●
Establecer la ligadura estática por defecto. El programador puede activar la ligadura dinámica para una función concreta cuando lo ve necesario (C++)
Utilizar un compilador inteligente que decide la ligadura estática o dinámica en función del empleo que se hace de cada función (Eiffel)
Establecer la ligadura dinámica para todas las funciones y evitar problemas a costa de eficiencia en la ejecución (Smalltalk, Java)
Ligadura dinámica
Programación orientada a objetos en Java
Por tanto, la ligadura dinámica, por defecto en Java, garantiza siempre la llamada a la versión correcta de cada función, con independencia del uso de conexiones polimorfas o no ●
Por tanto en Java las llamadas a la función ejecutarTarea() se resuelven correctamente, a pesar de realizarse a través de una referencia a TareaPeriodica
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
TPReloj tpr = new TPReloj();
TPAviso tpa = new TPAviso(“Ha pasado un minuto”, 60);
TPEjecucion tpe = new TPEjecucion(“/bin/sync”, 120);
TareaPeriodica tp;
tp = tpr;
tp.ejecutarTarea(); // Versión de TPReloj
tp = tpa;
tp.ejecutarTarea(); // Versión de TPAviso
tp = tpe;
tp.ejecutarTarea(); // Versión de TPEjecucion
}
} Ligadura dinámica
Programación orientada a objetos en Java
Información de clases en tiempo de ejecución
Tras realizar una conexión polimorfa es frecuente la necesidad de volver a recuperar el objeto original, para acceder a sus operaciones propias
●Se trata de la operación inversa al polimorfismo (upcasting), denominada downcasting
●Si el polimorfismo implica una generalización, el downcasting implica una especialización
●Al contrario que el upcasting, el downcasting no puede realizarse directamente mediante una conexión con una referencia de la clase del objeto
●
Información de clases en tiempo de ejecución
Programación orientada a objetos en Java
Tras crear un objeto de tipo TPReloj y conectarlo mediante una referencia a TareaPeriodica, intentamos recuperar nuevamente una referencia de tipo TPReloj al objeto. No es posible de manera directa
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
TareaPeriodica tp = new TPReloj(); // upcasting
TPReloj tr = tp; // downcasting ?
}
}
AppGestorTareas.java:XX: incompatible types
found : TareaPeriodica
required: TPReloj
TPReloj tr = tp;
^
1 error
Un simple casting permite forzar la conexión a la referencia
●
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
TareaPeriodica tp = new TPReloj(); // upcasting
TPReloj tr = (TPReloj) tp; // downcasting
}
}
Información de clases en tiempo de ejecución
Programación orientada a objetos en Java
Un intento de casting imposible generará una excepción ClassCastException en tiempo de ejecución
●
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
TareaPeriodica tp = new TPReloj(); // upcasting
TPReloj tr = (TPReloj) tp; // downcasting ok
// Downcasting imposible: lanza excepción ClassCastException TPAviso ta = (TPAviso) tp;
}
}
Exception in Thread “main” java.lang.ClassCastException
at AppGestorTareas.main(AppGestorTareas.java:XX)
Información de clases en tiempo de ejecución
Programación orientada a objetos en Java
Podemos capturar esta excepción para determinar si el objeto apuntado por la referencia es del tipo esperado o no, realizando acciones diferentes en cada caso
●
import java.lang.*;
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
TareaPeriodica tp;
TPReloj tr;
// Posiblemente en algún punto la referencia tp ha sido conectada
// con un objeto de la clase TPReloj
...
try {
tr = (TPReloj) tp;
System.out.println(“La hora actual es: “ + tr.leerHora());
}
catch(ClassCastException e) {
System.out.println(“La referencia tp no apunta a un objeto” + ” de la clase TPReloj”);
}
}
}
Información de clases en tiempo de ejecución
Programación orientada a objetos en Java
import java.lang.*;
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
TareaPeriodica tp; TPReloj tr; TPAviso ta; TPEjecucion te;
// tp es conectada a algún objeto
...
try {
tr = (TPReloj) tp;
// Operar con tr
return;
}
catch(ClassCastException e) {
// Si no es de tipo TPReloj, continuamos por aquí
}
try {
ta = (TPAviso) tp;
// Operar con ta
return;
}
catch(ClassCastException e) {
// Si no es de tipo TPAviso, continuamos por aquí
}
try {
te = (TPEjecucion) tp;
// Operar con te
return;
}
catch(ClassCastException e) {
// Si tampoco es de tipo TPEjecución ¿Entonces de que tipo es?
System.out.println(“Error: objeto de clase desconocida”);
}
}
}
Información de clases en tiempo de ejecución
Programación orientada a objetos en Java
Mucho más cómodo es utilizar instanceof para determina si el objeto es de la clase esperada antes de realizar el casting
●
import java.lang.System;
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
TareaPeriodica tp; TPReloj tr; TPAviso ta; TPEjecucion te;
// tp es conectada a algún objeto
...
if (tp instanceof TPReloj) {
tr = (TPReloj) tp;
// Operar con tr
}
else
if (tp instanceof TPAviso) {
ta = (TPAviso) tp;
// Operar con ta
}
else
if (tp instanceof TPEjecucion) {
te = (TPEjecucion) tp;
// Operar con te
}
else
System.out.println(“Error: objeto de clase desconocida”);
}
}
Información de clases en tiempo de ejecución
Programación orientada a objetos en Java
La operación getClass() de Object devuelve un objeto de la clase Class que permite obtener en tiempo de ejecución gran cantidad de información de la clase a la que pertenece el objeto. El atributo estático class de la clase también devuelve una referencia a este objeto
●
import java.lang.System;
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
TareaPeriodica tp;
// tp es conectada a algún objeto
...
Class c = tp.getClass();
System.out.println(“La referencia tp apunta a un objeto de la clase: “ + c.getName());
Class c = TareaPeriodica.class;
if (c.isInterface())
System.out.println(“TareaPeriodica es una Interfaz”);
}
}
Información de clases en tiempo de ejecución
Programación orientada a objetos en Java
Las librerías de contenedores de Java (java.util) utilizan el polimorfismo para conseguir genericidad, trabajando siempre con Object
●A la hora de recuperar los objetos almacenados, es necesario utilizar downcasting para conectar con una referencia de la clase apropiada
●
import java.util.*;
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
LinkedList l = new LinkedList;
// Añadir elementos
l.add(new String(“Jaén”));
l.add(“Granada”);
// Recuperar el primer elemento
String s = (String)l.get(0);
System.out.println(s);
}
}
Información de clases en tiempo de ejecución
Programación orientada a objetos en Java
A partir de la versión 5, Java ha incorporado similar al utilizado por los templates de C++ para especificar el tipo de los elementos del contenedor
●La ventaja es que la referencia devuelta es directamente del tipo especificado en la creación del contenedor
●
import java.util.*;
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
LinkedList<String> l = new LinkedList<String>;
// Añadir elementos
l.add(new String(“Jaén”));
l.add(“Granada”);
// Ya no es necesario el downcasting
String s = l.get(0);
System.out.println(s);
}
}
Información de clases en tiempo de ejecución
Programación orientada a objetos en Java
Otro inconveniente del uso del polimorfismo para la implementación de los contenedores es que los tipos simples (int, char, etc.) no pueden almacenarse directamente, al no ser clases de objetos
●Para solucionarlo, Java incorpora una clase wrapper para cada tipo simple: (int ­>Integer, char ­> Character, etc.)
●
import java.util.*;
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
LinkedList l = new LinkedList;
// Añadir elementos
l.add(new Integer(5));
l.add(new Integer(3));
// Recuperar el primer elemento
int i = ((Integer)l.get(0)).intValue();
System.out.println(i);
}
}
Información de clases en tiempo de ejecución
Programación orientada a objetos en Java
Nuevamente, a partir de la versión 5, este problema se ha eliminado con el “autoboxing” de tipos simples
●Es decir, Java transforma un tipo simple en su clase wrapper cuando es necesario de manera automática
●Es algo similar a la construcción automática de String a partir de arrays de caractéres que ya conocemos
●
import java.util.*;
public class AppGestorTareas {
public static void main(String[] args) {
LinkedList<Integer> l = new LinkedList<Integer>;
// Añadir elementos. La conversión a Integer es
// automática
l.add(5);
l.add(3);
// Recuperar el primer elemento. La conversión a // int es automática
int i = l.get(0);
System.out.println(i);
}
}
Información de clases en tiempo de ejecución
Programación orientada a objetos en Java
Otros temas de interés en Java
Entrada/Salida. La librería de clases de Java dispone de gran cantidad de clases para la gestión transparente de E/S. Estas clases pueden combinarse para crear flujos de datos especializados
●E/S Binaria (streams):
●
●
●
●
Las clases FileInputStream y FileOutputStream permite abrir streams de E/S secuencial a ficheros en disco. La clase RandomAccessFile permite leer y escribir información a un fichero de forma aleatoria
Las clase BufferedInputStream y BufferedOutputStream permite leer y escribir información de un input/output stream, utilizando un buffer intermedio para acelerar las operaciones
Las clases DataInputStream y DataOutputStream permite leer y escribir tipos simples en un input/output stream
Otros temas de interés en Java
Programación orientada a objetos en Java
Ejemplo. Lectura y escritura básicas en un fichero:
import java.io.*;
public class ESBinaria {
public static void main(String[] args) {
DataOutputStream ds = new DataOutputStream(
new BufferedOutputStream(
new FileOutputStream(“datos”)));
ds.writeInt(2);
ds.writeFloat(4.5);
ds.writeChars(“Hola”);
ds.close();
ds = new DataInputStream(
new BufferedInputStream(
new FileInputStream(“datos”)));
int k = ds.readInt();
System.out.println(k);
ds.close();
}
}
Otros temas de interés en Java
Programación orientada a objetos en Java
E/S de caracteres (readers)
●
●
●
●
●
●
Las clases FileReader y FileWriter permite abrir readers/writers de acceso secuencial a ficheros en disco
Las clases BufferedReader y BufferedWriter permite leer y escribir información utilizando un buffer intermedio para acelerar las operaciones. Posibilitan el leer/escribir lineas completas
Las clases InputStreamReader y OutputStreamWriter permiten convertir un stream
en un reader/writer
La clase especializada PrintWriter permite escribir directamente cualquier tipo de dato en un writer. Su uso es más cómodo que el de un BufferedWriter
La clase especializada Scanner permite leer de manera sencilla cualquier tipo simple de un fichero de texto. Su uso es más comodo que mediante BufferedReader
Ver el apartado “I/O: Reading and Writing” del tutorial Java y las páginas de las clases citadas en el manual de referencia para más información
●
Otros temas de interés en Java
Programación orientada a objetos en Java
Ejemplo. Escritura de un fichero mediante BufferedWriter y PrintWriter:
import java.io.*;
public class ESTexto {
public static void main(String[] args) {
try {
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(“datos.txt”));
bw.write(“Hola”);
bw.writeLine();
bw.write(new Integer(3).toString());
bw.writeLine();
bw.write(new Float(10.3).toString());
bw.close();
PrintWriter pw = new PrintWriter(“datos.txt”);
pw.println(“Hola”);
pw.println(3);
pw.println(10.3);
pw.close(); }
catch(IOException e) {
System.out.println(“Error de E/S”);
}
}
}
Otros temas de interés en Java
Programación orientada a objetos en Java
Hay dos métodos de lectura:
●
●
●
El primero usa la operación parse() de las clases wrapper de los tipos básicos
El segundo, más flexible y sencillo, utiliza la clase Scanner
import java.io.*;
import java.util.Scanner;
public class ESTexto {
public static void main(String[] args) {
try {
BufferedReader br = new BufferedReader(
new FileReader(“datos.txt”));
String s = br.readLine();
int k = Integer.parseInt(br.readLine());
float p = Float.parseFloat(br.readLine());
br.close();
Scanner sc = new Scanner(new File(“datos.txt”));
s = sc.nextLine();
k = sc.nextInt();
p = sc.nextFloat();
sc.close(); }
catch(IOException e) {
System.out.println(“Error de E/S”);
}
}
}
Otros temas de interés en Java
Programación orientada a objetos en Java
Serialización. Una de las características más potentes de Java es la posibilidad de serializar un objeto, es decir, convertirlo en una secuencia de bytes y enviarlo a un fichero en disco, por un socket a otro ordenador a través de la red, etc. El proceso sería el siguiente:
●
●
●
●
Declarar la implementación de la interfaz Serializable en la clase que deseemos serializar. Se trata de una interfaz vacía, por lo que no hay operaciones que implementar
Para serializar el objeto crearíamos un stream ObjectOutputStream y escribiríamos el objeto mediante la operación writeObject()
Para deserializar el objeto crearíamos un stream ObjectInputStream, leeríamos el objeto mediante readObject() y realizaríamos un casting a la clase del objeto
Ver el apartado “Object Serialization” del tutorial Java para más información
●
Otros temas de interés en Java
Programación orientada a objetos en Java
Vamos a modificar ahora el constructor de la clase Cuenta y la operación salvar() para que sean capaces de cargar y salvar el historico de movimientos. La capacidad de serialización de Java permite salvar la lista enlazada de un golpe
import java.io.*;
import java.util.*;
// Es necesario que tanto las clases Cliente como Movimiento implementen la interfaz // Serializable para que los objetos puedan ser escritos en disco
class Movimiento implements Serializable {
Date fecha;
char tipo;
float importe;
float saldo;
public Movimiento(Date aFecha, char aTipo, float aImporte, float aSaldo) {
fecha = aFecha;
tipo = aTipo;
importe = aImporte;
saldo = aSaldo;
}
}
public class Cuenta {
long numero;
Cliente titular;
private float saldo;
float interesAnual;
LinkedList movimientos;
Otros temas de interés en Java
Programación orientada a objetos en Java
public Cuenta(long aNumero, Cliente aTitular, float aInteresAnual) {
numero = aNumero;
titular = aTitular;
saldo = 0;
interesAnual = aInteresAnual;
movimientos = new LinkedList();
}
Cuenta(long aNumero) throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException {
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(aNumero + ".cnt"));
numero = ois.readLong();
titular = (Cliente) ois.readObject();
saldo = ois.readFloat();
interesAnual = ois.readFloat();
movimientos = (LinkedList) ois.readObject();
ois.close();
}
void salvar() throws FileNotFoundException, IOException {
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(numero + ".cnt"));
oos.writeLong(numero);
oos.writeObject(titular);
oos.writeFloat(saldo);
oos.writeFloat(interesAnual);
oos.writeObject(movimientos);
oos.close();
}
// Resto de operaciones de la clase Cuenta a partir de aquí
Otros temas de interés en Java
Programación orientada a objetos en Java
Multitarea. Es posible implementar una o varias tareas que se ejecuten en varias hebras de ejecución en paralelo, de la siguiente manera
●
●
●
●
●
●
Construir una clase que represente la tarea y herede de la clase Java Thread
Redefiniendo la operación run() de Thread podremos introducir el código que deseamos ejecutar en la hebra
Para arrancar la nueva hebra basta con crear un objeto de la clase y ejecutar la operación start() Si se desea parar la hebra durante un tiempo determinado, puede utilizarse la operación sleep(int segs)
La tarea finaliza cuando se el hilo de ejecución llega de forma natural al final de la operación run()
Ver el apartado “Threads: doing two or more tasks at once” del Tutorial Java para más información
●
Otros temas de interés en Java
Programación orientada a objetos en Java
Ejemplo: un gestor de tareas que funciona en paralelo con el resto de la aplicación, realizando la comprobación periódica de las tareas que requieren ejecución
import java.lang.Exception;
class DemasiadasTareas extends Exception {}
public class GestorTareas extends Thread {
TareaPeriodica[] tareas;
int nTareas, maxTareas;
boolean terminar;
public GestorTareas(int aMaxTareas) {
super("GestorTareas");
terminar = false;
nTareas = 0;
maxTareas = aMaxTareas;
tareas = new TareaPeriodica[maxTareas]; }
public void nuevaTarea(TareaPeriodica tp) throws DemasiadasTareas {
if (nTareas == maxTareas)
throw new DemasiadasTareas();
tareas[nTareas++] = tp;
}
// Sigue...
Otros temas de interés en Java
Programación orientada a objetos en Java
La operación terminar() va a permitir forzar la finalización del gestor de tareas
// Continua la clase GestorTareas
public void run()
{
System.out.println("Gestor de tareas en funcionamiento");
while (!terminar) {
for (int t = 0; t < nTareas; t++)
if (tareas[t].necesitaEjecucion())
tareas[t].ejecutarTarea();
// Esperar un segundo antes de volver a comprobar
try {
sleep(1);
}
catch(InterruptedException e) { };
}
System.out.println("Finalizando gestor de tareas");
}
void terminar() { terminar = true; }
}
Otros temas de interés en Java
Programación orientada a objetos en Java
Esta aplicación contaría con dos hilos de ejecución en paralelo, uno principal y otro asociado al gestor de tareas
public class AppGestorTareas {
public AppGestorTareas() {}
public static void main(String[] args) {
GestorTareas gt = new GestorTareas(10);
try {
gt.nuevaTarea(new TPReloj());
gt.nuevaTarea(new TPAviso("Ha pasado 5 segundos", 5));
} catch(DemasiadasTareas dt) {
System.out.println ("Mmmm.... esto no debería haber pasado");
}
gt.start();
System.out.println("Hilo de ejecución principal");
System.out.println("Pulsa una tecla para terminar");
try {
System.in.read();
}
catch(IOException e) {}
System.out.println("Final de aplicación");
gt.terminar();
} }
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